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  1摘 要 本课题主要介绍了搅拌器在化工工业中的应用，研究现状以及发展的新趋势；通过对罐体设定为筒体式以及搅拌介质确定为丙烯酸和醋酸，夹套介质为水蒸气，来设计并选用推进式搅拌器。这中间还包括了对搅拌功率的计算；附件的选取；搅拌器的结构设计；搅拌器强度计算及其校核；搅拌轴与搅拌器的连接；电机、机架、联轴器等一系列传动装置的选择；以及计算筒体封头厚度与稳定性校核；筒体开孔及补强。根据所设计的搅拌器绘制出相应的装配图以及零件图。最后，在对自己所设计的进行总结。关键词：搅拌器；推进式；设计；校核；2AbstractThis topic mainly introduced the application of mixer in chemical industry, the research status and development trend; Through the setting of tank cylinder postures and mixing of medium for acrylic acid and acetic acid, jacketed medium for water vapor, to design and choose its agitator. Including the calculation of the stirring power; The selection of accessories; The structure of the mixer design; Agitator strength calculation and checking; Stirring shaft of the agitator and connectivity; Motor, frame, coupling, and a series of transmission device choice; And calculating the thickness of the cylinder head and stability; Cylinder hole and reinforcement. According to the design of the mixer to draw out the corresponding assembly drawing and part drawing. Finally, in summarize of my own design.Key words：mixer; Push type; Design; Check;3目 录1 1 引言引言51.1 概述51.2 研究现状及发展的新趋势51.3 本文研究的目的、内容和意义61.4 本课题的设计思路及设计条件61.4.1 设计思路61.4.2 设计条件62 搅拌轴功率的确定搅拌轴功率的确定72.1 雷诺准数的计算72.2 Re对搅拌功率的影响82.3 搅拌功率 PS的确定93 搅拌器的结构设计以及计算搅拌器的结构设计以及计算103.1 搅拌器结构设计103.1.1 结构及形式103.1.2 结构尺寸104 搅拌轴的设计与校核搅拌轴的设计与校核134.1 搅拌轴的力学结构134.2 轴的结构设计134.3 搅拌轴机械计算134.3.1 受扭转变形计算搅拌轴的轴径134.3.2 按强度计算搅拌轴的轴径 d2144.3.3 根据临界转速核算轴径164.4 搅拌器浸入溶液深度的确定185 功率的确定及搅拌器桨叶的校核功率的确定及搅拌器桨叶的校核185.1 电动机的计算功率和额定功率185.1.1 电动机计算功率的确定185.1.2 电动机额定功率的确定195.2 搅拌器设计功率 Pq195.3 推进式搅拌器的强度计算195.4 桨叶材料的许用应力225.5 桨叶的校核235.6 桨叶设计的其他要求235.7 搅拌的附件236 搅拌器与搅拌轴的连接搅拌器与搅拌轴的连接236.1 搅拌器轴与轴套的连接236.2 键连接的强度计算及校核246.2.1 键连接的剪切强度计算及校核246.2.2 键连接的挤压强度计算及校核247 传动装置传动装置247.1 电动机的选型2547.2 减速机的选型257.3 机架选型257.4 安装底盖的选择267.5 凸缘法兰的选择267.6 联轴器的选取277.7 轴封277.8 轴承的确定288 筒体及封头的强度设计筒体及封头的强度设计288.1 内筒体和封头厚度的确定288.1.1 受内压时筒体厚度确定288.1.2 受内压时封头厚度的确定298.1.3 受外压时筒体厚度确定308.1.4 受外压时下封头厚度的确定318.1.5 压力试验及应力校核328.2 夹套筒体及封头厚度的确定328.2.1 夹套筒体厚度计算328.2.2 夹套封头厚度的确定338.3 液压试验状态下的稳定性校核338.3.1 夹套试验压力338.3.2 内筒体的校核349 开孔和开孔补强开孔和开孔补强349.1 判断管口要不要开孔不强349.2 管口 d 的开孔补强计算359.3 管口 a 开孔补强计算3510 总结总结36谢辞谢辞38参考文献参考文献395搅拌器的设计1 引 言1.1 概述纵观现在市场的需求，搅拌器在化工工业中起着重要的作用并且得到了广泛的应用，不管是在实验室制备某种水溶液，或者是在工业上搅拌水泥，使之能均匀的混合，搅拌器都起了至关重要的作用。搅拌器的用途很广泛，它主要能使物质间进行搅拌、混合，使物质处于悬浮、分散的状态。尤其是在工业生产里，搅拌器的应用更大大的降低了人员在生产有毒或者对人体皮肤有伤害的化工用品时的危害。同时用电动代替手动不仅提高了生产效率，而且还大大的提高了产品的质量，显然，搅拌器已然成为化工生产中不可或缺的一部分。1.2 研究现状及发展的新趋势国外研究现状：美国 Rochester 混合设备公司研发了 LighteningA 系列桨；德国 Ekato 公司也相继研发出了德 In-terming 桨；法国 Robin 公司研发了 HPM桨；加拿大公司也研发了 Maxflo 轴流桨。1国内研究现状：北京化工大学和华东理工大学分别开发了 CBY 轴流桨和翼型桨；中国石油化工学院的沈惠平教授等人也研发出了一种新型高效并且容易加工的轴流式搅拌叶轮；燕山石油化工有限公司设计院还设计了一种能配置大功率电机的复合式搅拌器；大型石化企业也与浙江大学合作开发出了搅拌槽式反应器的智能化辅助选型和设计软件。发展的新趋势：跟着社会的进步、科技的发展，化工行业等所有的领域对于搅拌操作的要求慢慢的变多，而且对于搅拌的物料来说也慢慢变得复杂了，不再是局限于那种低粘度的流体，也会遇到高粘度的。对于现在，搅拌器的研究也成为了一个热点，搅拌器正在向大型化、微型化和集成化、连续化、智能化、节能化以及高粘度化的趋势发展。2相信在不久之后，搅拌器的发展会慢慢的快，而且能越来越满足行业的需求。61.3 本文研究的目的、内容和意义研究目的：本次设计搅拌器的目的是为了借助搅拌器的作用使丙烯酸和醋酸能获得充分的混合，以便于能够使他们充分反应。研究意义：设计这个搅拌器可避开手动搅拌对人体带来的危害，而且结构相对比较简单，使用也方便，能够在化工生产中大范围的应用。研究内容：本课题要求在给定一个容积为 10L 的罐体，设计出能在这个给定的容器中搅拌丙烯酸和醋酸并且使其能均匀混合的搅拌器，而且使用起来更便捷，能平稳工作。本设计主要涉及到化工工业中搅拌器的设计，主要进行的设计包括：搅拌功率的设计；搅拌器结构的设计及其直径校核；搅拌器的强度计算及其校核；还有减速机、机架、电机、安装底盖、联轴器等一系列传动装置的选择；筒体所承受的压应力的校核；然后依据这一些设计来画出相应的装配图和零件图。1.4 本课题的设计思路及设计条件1.4.1 设计思路此次设计的思路可大致分为以下几个步骤：(1) 根据给定的值、搅拌轴转速、介质密度、粘度来确定出搅拌功率以D T及搅拌器的类型；(2) 结合搅拌器类型及给定设备的情况，来给定搅拌轴的长度以及设计出合理的搅拌轴轴径；(3) 根据计算所得的搅拌轴功率、搅拌轴轴封处的摩擦损耗功率来对电动机进行选型；(4) 根据以上所设计出的在来选定减速机、联轴器、机架、安装底盖等传动装置；(5) 最后再对容器由于搅拌器运作所引起的压应力进行校核，以及容器的开孔和开孔补强。1.4.2 设计条件此次设计的条件如表 1-1 以及表 1-2 所示：7表 1-1 管口表 符号规格法兰标准号用途或名称连接面形式aDN40HG20594-97出料口-bDN25HG20594-97水蒸汽进口RFcDN400HG21515-95人孔-d1-2DN80HGT21619-86视镜-eDN25HG20594-97水蒸汽出口RFfDN25HG20594-97备用口RFgDN40HG20594-97备用口RFhDN25HG20594-97备用口RFjDN25HG20594-97备用口RF表 1-2 操作条件流体名称丙烯酸、醋酸筒体内径2400mm流体特点甲 腐蚀危害筒体高度2800mm密度31050/Kg m设计温度100 Co粘度0.19Pa s g设计压力0.2MPa搅拌强度适中运作时的状态连续操作材料316液体高度2400mm搅拌轴转速150minr操作温度90 Co2 搅拌轴功率的确定2.1 雷诺准数的计算eR由文献3P241 可知，雷诺数符号为，计算公式为：Re (2-1)2jD nRe=式中：搅拌器直径，m；jD搅拌轴转速，; nr/s搅拌液体密度，；3g/mK8液体黏度，。Pa s 由条件不难得知： ，代31050/gKm0.8jDm2.5 /nr s0.19pa s入(2-1)可得：2jD nRe=20.82.5 10500.191000 68.84 102.2 对搅拌功率的影响eR根据此次要求，决定采用推进式搅拌器来达到设计目地。因此，我们得考虑到影响搅拌功率的因素，因为 ，是属于强湍流的区域，所以我们68.84 10eR 还得考虑筒体中是否有挡板，挡板的宽度和数量都会对搅拌功率造成非常大的影响，本次设计我们讲采用常用的直立式平挡板，通过用挡板系数 来反映挡板的安bK装对搅拌功率的影响。把挡板系数公式定义为： (2-2)12(/)bbbKWDn式中： 挡板宽度bW挡板的个数bn在时，挡板系数越大，搅拌功率就会越小。但是当时，系b0.35K b0.35K 数越大大，搅拌功率则会越小。因此我们就把的情况，作为是全挡板条b0.35K 件，当时，就称其为部分挡板条件。通常认为，在用 4 块挡板的时b00.35K候，就可以认定为是全挡板条件。b11()1210iWD此次设计我们采用的就是 4 挡板，因此能认定为是全挡板的条件。2.3 搅拌功率的确定sP此次设计我们采用常用的三叶式的推进式搅拌器，并且 1jsD9根据图 2-1 能够准确的看出：当 的时候， 已经趋于水平线P时我们大家可以认定为定值。0P由上面计算不难得知，68.84 10eR 所以查图 2-1 就能够获得： 00.34P 图 2-1 推进式搅拌器功率准数3 0P图中纵坐标为搅拌器功率准数 ,横坐标为雷诺准数0PRe搅拌功率 的通用公式为：sP (2-3)350sjPkPn D由文献3P242 可知，当计算搅拌器在标准几何参数关系条件下时，其功率准数校正总系数 。1k 由条件可得：350sjPkPn D 351 0.34 1050 2.5(0.8) 1827.84W 1.83KW因此，搅拌器的搅拌功率就为，也就是搅拌轴的功率为。1.83KW1.83KW103 搅拌器的结构设计以及计算3.1 搅拌器结构设计3.1.1 结构及形式推进式叶轮的形状有点复杂，叶片的加工比其他桨叶更不易加工。本次设计我们采用的是将搅拌器的轴套用止动螺钉和键连接在搅拌轴上，接着用螺母拧在轴端用来支撑住叶片和轴套。此次设计采用的这种结构是利用盖帽来保护轴端螺纹，非常实用于腐蚀性介质的场合。如图 3-1 结构所示：图 3-1 推进式搅拌器桨叶展开图推进式

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